论文摘要
分子马达是将化学能转化为机械能的蛋白质分子。分子马达的主要类型有肌球蛋白、驱动蛋白和动力蛋白;动力蛋白又可以依据其功能和所在细胞种类不同分为细胞质动力蛋白和轴丝动力蛋白。细胞质动力蛋白是许多细胞中沿着微管输运货物的分子马达,其中货物主要包括细胞器,RNA,蛋白质复合物和病毒。细胞质动力蛋白有两种亚型(异构体),其中一种负责纤毛内货物运输,称为细胞质动力蛋白B(细胞质动力蛋白2),该类蛋白质主要存在于鞭毛内;另外一种在细胞质内沿着微管运输货物,称为细胞质动力蛋白1。本文主要研究的是细胞质动力蛋白1,简称细胞质动力蛋白。细胞质动力蛋白水解ATP,将化学能转化为自身运动的机械能,这个过程伴随着细胞质动力蛋白构象的变化,从而使自身的先导头与后随头在负载作用下沿着微管运动。但是每一次头部与微管分离之后再结合时,头部结合到微管的位点是不确定的,是一种随机现象,即细胞质动力蛋白每一个工作循环中移动的距离和方向是随机的。本文的主要目的就是从理论上解释细胞质动力蛋白的这种动力学行为。本文综合细胞质动力蛋白的结构、其动力学行为实验结果和反应速率的贝尔方程,建立了细胞质动力蛋白的力学模型:细胞质动力蛋白复合体的两个马达结构域抽象为两个质点,中间的连接部分抽象为弹簧。将负载和弹力做功的值代入反应速率贝尔方程,得到头部结合到微管各个位点的速率。然后将各个位点处的结合速率看作头部在该位点结合的概率。最后同时考虑两个头部得到细胞质动力蛋白的步长分布。所得的步长分布与实验总体相同。此外,本文还给出了单个细胞质动力蛋白复合体的量子力学模型,即将复合体看作一个由两个微观粒子组成的微观系统。然后写出单个粒子的哈密顿算符,通过哈密顿算符构造出升降算符,从而得到哈密顿算符的本征值和本征矢量,最后将本征矢量在位置表象下表示出来得到本征函数。因为可以将细胞质动力蛋白复合体水解ATP的一个循环看作是定态,所以得到的本征函数就是细胞质动力蛋白单个头部的分布函数。该模型给出了从理论上计算负载等参数的方法。但是得到的细胞质动力蛋白步长分布函数是连续的,要得到可与实验相比较的理论结果还需大量的后续工作。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 张鹏
导师: 郭维生
关键词: 细胞质动力蛋白,先导头,后随头,步长,哈密顿算符
来源: 内蒙古大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 内蒙古大学
基金: 内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY19007)
分类号: Q27
总页数: 56
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